Aerodinámica en aerogeneradores

AERODINAMICA EN AEROGENERADORES. ?Que es la Aerodinamica? Es la rama de la mecanica de fluidos que se ocupa del movimiento del aire y otros fluidos gaseosos, y de las fuerzas que actuan sobre los cuerpos que se mueven en dichos fluidos. ?Que es un Aerogenerador? Un aerogenerador es un generador electrico movido por una turbina accionada por el viento (turbina eolica). ?Como funciona?

La energia eolica, en realidad la energia cinetica del aire en movimiento, proporciona energia mecanica a un rotor helice que, a traves de un sistema de transmision mecanico, hace girar el rotor un generador, normalmente un alternador trifasico, que convierte la energia mecanica rotacional en energia electrica. ?Como esta conformado? Las Palas o helices del aeromotor: Las palas son una parte muy importante del aeromotor. De su naturaleza dependen el buen funcionamiento y la duracion de la vida de la maquina, asi como su rendimiento. Hay muchos elementos que caracterizan estas palas: . Longitud: El diametro de las palas esta en funcion de la potencia deseada. La determinacion de este, fija tambien la frecuencia de rotacion maxima, que la helice no debera pasar para evitar las tensiones en la punta de las palas, debidas a la fuerza centrifuga 2.

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Anchura: La anchura de las palas no interviene en la potencia del aeromotor, que esta en funcion de la superficie barrida. La anchura interviene en el par de arranque (que son dos fuerzas de igual magnitud y sentido opuesto, cuyas lineas de accion son paralelas pero no coinciden.

Estas no producen traslacion, el unico efecto del par es la rotacion) que sera mayor cuanto mas ancha sea la pala, pero para obtener velocidades de rotacion elevadas se prefieren las palas finas y ligeras. 3. Perfil: Se elige funcion del par deseado, cada perfil proporciona, para el angulo de ataque optimo. Cuando ya se ha elegido el perfil y la velocidad de giro para la velocidad nominal del viento, se determina el calaje. Para la mayoria de aeromotores de mediana y pequena potencia las palas no estan alabeadas, es decir, el angulo de ataque solo es optimo para una seccion de la pala, situada entre la mitad y los dos tercios.

Sin embargo, la mayoria de los aeromotores de mas de 100 KW tienen las palas alabeadas. 4. Materiales: Contrariamente a lo que se cree frecuentemente, no es la propia aerodinamica en donde esta la dificultad, sino en la construccion y la resistencia de los materiales de la pala. El material utilizado para las palas debe responder en los aeromotores modernos a frecuentes elevaciones de rotacion y a otras exigencias, a veces contradictorias: * Ligero. * Perfectamente homogeneo para facilitar la produccion en serie. Indeformable. * Resistente a la fatiga mecanica ( en particular a las tensiones alternas debidas al funcionamiento de los rotores y las vibraciones). * Resistente a la erosion y a la corrosion. * De uso y produccion sencillos. * Coste bastante bajo para que el aeromotor se pueda construir y vender. * Actualmente se encuentran cuatro tipos de materiales para hacer las palas de la helice. Madera: * Presenta ciertas ventajas: Es sencilla, ligera, facil de trabajar y resiste bien la fatiga. El nogal y la haya son las dos maderas mas utilizadas en la fabricacion de las palas, pero el nogal s una madera escasa, por lo tanto cara, sobre todo si se quieren hacer palas de una longitud superior a 2 metros. * Para conservar las ventajas de la madera y reducir los inconvenientes, se puede recurrir a tratamientos de la madera: * Proteccion contra la humedad. * Proteccion del borde de ataque por un perfil pegado (o clavado). * Proteccion total por un recubrimiento ligero. Por revestimiento sintetico duro. Metal: Por lo general en las palas se emplea una aleacion ligera con silicio o con magnesio, ya que con estos materiales se pueden obtener costes muy bajos si se producen grandes series (aluminio moldeado, hilado o repujado). * Algunos aeromotores funcionan con palas de materiales plasticos siendo muy interesantes en ciertos aspectos, como : * Poco peso. * Insensibilidad a la corrosion. Buena resistencia a la fatiga. Palas compuestas: * Las palas con diferentes materiales son una buena solucion, en particular para los aeromotores de pequena y mediana potencia. Ejemplos: Aleacion ligera + espuma de poliuretano. * Aleacion ligera + poliester y fibra de vidrio. * Madera + poliester. Madera + metal. 5. Tipos de Aerogeneradores: * Existen diferentes tipos de aerogeneradores, dependiendo de su potencia, la disposicion de su eje de rotacion, el tipo de generador etc. Los principales son: * Aeroturbinas de eje horizontal : * Son las mas utilizadas debido a su desarrollo tecnologico y comercial avanzado. Para su funcionamiento necesitan mantenerse paralelas al viento, a fin de que este incida sobre las palas y haga girar el eje.

Dependiendo de la potencia, se clasifican en: * De potencias altas (mas de 50kw) * De potencias bajas o medias (hasta 50kw) * Aeroturbinas de eje vertical: * Su desarrollo tecnologico esta menos avanzado que las de eje horizontal y su uso es bastante escaso, pero su futuro es bastante prometedor, debido a que: * No necesitan dispositivos de orientacion, ya que por cuestaciones de simetria siempre estan orientadas. * Ofrecen menos problemas de resistencias y vibraciones estructurales. Se amarran con cables.